Diese Abbildung zeigt ein Konzept für mehrere Roboter, die zusammenarbeiten würden, um Gesteins- und Bodenproben, die der NASA-Rover Mars Perseverance von der Marsoberfläche gesammelt hat, zurück zur Erde zu transportieren.
Bildnachweis: NASA/ESA/JPL-Caltech Das nächste Jahrzehnt wird eine entscheidende Zeit für die Erforschung des Mars sein, und die behördenübergreifende Mars Sample Return (MSR) wird die wichtigste Mission sein. Das Engagement hat Jahrzehnte gedauert, aber eine unabhängige Überprüfung der MSR-Architektur warf mehrere wichtige Fragen zur Machbarkeit und den Kosten auf.
Ein Überblick über diesen Bericht und wie die NASA darauf reagieren will, stand im Mittelpunkt der Sitzung des Lenkungsausschusses (SC) der Mars Exploration Program Analysis Group (MEPAG) im Herbst. Am Freitag, 20. Oktober, trafen sich die Mitglieder virtuell, um die Ergebnisse zu besprechen.
„Die gesamte Gemeinschaft der Planetenforscher sieht den Wert der Rücksendung von Proben als Instrument zur Bewältigung hochrangiger wissenschaftlicher Arbeiten im Sonnensystem“, sagte Dr. Vicky Hamilton, aktuelle SC-Vorsitzende und Planetengeologin am South West Research Institute. „Und obwohl die MSR möglicherweise die erste Mission ist, die die Möglichkeit der robotergestützten Aufnahme und Rückgabe von Proben demonstriert, ist sie nicht das einzige Ziel.“
„Unabhängig vom wissenschaftlichen Wert der Probenrückgabe gibt es natürlich auch praktische Realitäten. Und ich denke, das ist der Grund, warum wir heute (Freitag) hier sind und weil es schwierig ist, die Probe zurückzubekommen“, fügte Hamilton hinzu. „Es gibt technologische Hürden, es wird mehr Geld kosten, als wir es von einer durchschnittlichen Mars-Mission gewohnt sind, und es könnte das verändern, was wir von einem Mars-Erkundungsprogramm gewohnt sind.“
Der MSR wird sich auf Komponenten sowohl der NASA als auch der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) stützen. im Jahr 2023 Im Mai richtete die NASA ihr zweites unabhängiges Prüfgremium (IRB-2) ein, um ihren Teil des Plans zu prüfen und eine unabhängige Bewertung der Kosten, der technischen Machbarkeit und des von der NASA festgelegten Zeitplans für die Umsetzung zu erstellen.
Karte der Marsproben, die vom Rover Perseverance gesammelt wurden. Bildnachweis: NASA In seinen Ausführungen am Freitag wies der IRB-2-Vorsitzende Orlando Figueroa darauf hin, dass das Komitee zum Teil deshalb gegründet wurde, weil frühere MSR-Pläne, die vom IRB-1 evaluiert wurden (im Jahr 2020 genehmigt), „praktisch nicht durchführbar“ waren.
„Technische Probleme haben uns gezeigt, dass Anfang 27 oder 28 „Die Starttermine waren einfach unglaublich, die Chance, dass wir es schaffen würden, war nahezu null“, sagte Figueroa. „Übergang bis 2030 bietet eine Chance und scheint möglich, aber der Haushalt des Präsidenten unterstützt dies überhaupt nicht.
Figueroa wies darauf hin, dass die Budgetierung eine der größten Herausforderungen für MSR sei. Wie er feststellte, umfasste der NASA-Haushaltsvorschlag der Biden-Regierung für das GJ24 etwa 3,4 Milliarden US-Dollar für Planetary Science, eine Steigerung von etwa 5,7 Prozent gegenüber dem GJ23.
Davon würden 949 Millionen der MSR zugewiesen. 822,3 Mio. USD im Vergleich zu USD im letzten Jahr. Aber angesichts der Verdoppelung der Missionsausgaben und eines Kongresses, der die Ausgaben auf dem Niveau des Geschäftsjahres 23 einfrieren oder die Ausgaben kürzen könnte, dürften die laufenden Kosten eine große Herausforderung darstellen.
Im IRB-2-Bericht wurde dies für 2030 festgestellt Um ihren Starttermin (LRD) sowohl für den Sample Retrieval Lander (SRL) als auch für den Earth Return Orbiter (ERO) zu erreichen, müssen sie 8 bis 9,6 Milliarden US-Dollar ausgeben. Ab 2025 wird für drei oder mehr Jahre eine Finanzierung von mehr als 1 Milliarde US-Dollar pro Jahr erforderlich sein.
„Es stärkt die Erfahrungsbasis des SMD (Science Mission Directorate).“ [James Webb Space Telescope] ist die einzige große Mission oder Flaggschiff-Mission ihrer Art, die erhebliche Mittel erforderte, aber nie mehr als 1 Milliarde US-Dollar betrug. „Das stellt eine große Belastung für das SMD dar, es sei denn, es gibt irgendwo ein Sicherheitsventil. Das ist einer der Gründe, warum die Behörde empfiehlt, nach anderen Optionen zu suchen.“
Folie aus Orlando Figueroas Diskussion über die Bewertung des Mars-Probenrückgabeprogramms durch das Independent Review Board. Bildnachweis: NASA Figueroa sagte, eine Möglichkeit bestünde darin, die Starts von SRL und ERO an getrennten Terminen zu planen.
Derzeit besteht die MSR-Architektur aus vier Hauptsegmenten:
Mars 2020 / Persistenz Probensammlung und -lagerung Probensammellandegerät (SRL) und Mars Ascent Vehicle (MAV) Nehmen Sie gesammelte Proben und schicken Sie sie in die Marsumlaufbahn. Erdrücklaufbahn (ERO) und Capture and Return System (CCRS). Sammeln und lagern Sie Proben auf dem Mars umkreisen, Dekontamination durchführen und Proben zur Erde zurückbringen Beispiel eines Bergungsprojekts Proben auf der Erde bergen und für die Erstprobenforschung und Kuration zusammenstellen Ein weiterer Vorschlag im Bericht besteht darin, die Verantwortung für ERO auf die Europäische Weltraumorganisation zu übertragen, wobei darauf hingewiesen wird, dass „diese Vereinbarung …“ erlauben [Goddard Space Flight Center] Arbeiten Sie mit ESA und Airbus, ohne zu bestehen [Jet Propulsion Lab].
„Alternative Architekturen sollten, wie ich in der programmatischen Analyse erwähnt habe, anhand klarer Richtlinien des NASA-Hauptquartiers geprüft werden, was eine angemessene und realistische jährliche Budgetbeschränkung ist, wobei wiederum zu berücksichtigen ist, dass alle von uns geprüften Optionen zu diesem Preis angeboten wurden.“ 8 bis 11 Milliarden US-Dollar, unabhängig von der architektonischen Wahl“, sagte Figueroa.
„Abhängig von diesen Entscheidungen könnte es eher am unteren oder oberen Ende liegen, aber die Agentur muss sich das sorgfältig ansehen, damit Sie einen realistischen, technischen und programmatischen Plan entwickeln können“, fügte er hinzu. „Wir sind der Ansicht, dass diese Mission nicht gerechtfertigt sein sollte, bis diese Dinge geklärt sind, da sonst alle mit unrealistischen Erwartungen leben.“ Das hat uns überhaupt erst in diese Situation gebracht.
Bewältigung hoher Erwartungen Die NASA steht bei der Planung des MSR-Wegs vor erheblichem Gegenwind. Sandra Connelly, stellvertretende Administratorin des Science Mission Directorate der NASA, bekräftigte in ihren Kommentaren, dass die Mission weiterhin eine hohe Priorität für die NASA habe und erklärte, dass dies bis 2024 der Fall sein werde Die Agentur wird „die Budgetausrichtung für das nachhaltige Programm festlegen“.
„Es muss aus Kosten-, Zeitplan- und technischer Sicht nachhaltig sein, und letztendlich liegt unser Fokus auf unserer Partnerschaft mit der ESA und wir müssen sicherstellen, dass wir uns darauf einlassen“, sagte Connelly.
Jeff Gramling, MSR-Programmdirektor, sagte, dass sie Steve Tebow vom Applied Physics Laboratory (APL) als Chefingenieur in der Zentrale engagieren, während sie mit unbekannten Budgetbeschränkungen für das Geschäftsjahr 24 zurechtkommen.
„Er bringt frische Augen mit und leitet ein integriertes Team. „Während wir nach Möglichkeiten suchen, nicht nur die Ausfallsicherheit zu erhöhen, von der Orlando gesprochen hat, suchen wir auch nach Möglichkeiten, die Kosten zu senken“, sagte Gramling. „Orlando und sein Team haben zum Beispiel deutlich gemacht, dass wir uns die Abstufung der Missionselemente ansehen müssen, um beispielsweise die jährlichen Finanzierungsbeschränkungen einzuhalten. Das ist etwas, das wir uns ansehen werden.
Dr. Lori Glaze, Direktorin der Planetary Science Division des Science Mission Directorate der NASA, betonte, wie wichtig es sei, Zugang zu unberührten Marsproben zu erhalten, um das aktuelle oder frühere Vorhandensein von Wasser zu untersuchen und nach Lebenszeichen zu suchen.
Bei der Erörterung der Finanzierungsherausforderungen, vor denen PSD steht, sagte Glaze, er werde versuchen, den Leitlinien des Zehnjahresberichts zu folgen und zu verhindern, dass die MSR-Ausgaben 35 Prozent des Budgets dieses Büros übersteigen.
„Ich denke, diese Empfehlungen sind nicht nur praktisch, sondern auch wirklich nützlich.“ Das ist wirklich etwas, was Jeff Gramling und ich, die mit Nicky Fox und Sandra auf der SMD-Ebene zusammenarbeiten, wirklich im Hinterkopf hatten, als wir darüber nachdachten, wie wir eine Probenrückführung vom Mars erreichen und durchführen können, damit so etwas nicht passiert. „Es wird sich negativ auf den Rest des Planetenportfolios auswirken“, sagte Glaze.
Sie fügte hinzu, dass ihre wichtige Aufgabe darin bestehe, das aufrechtzuerhalten, was sie als „validierte Missionen“ bezeichnete. Zu den bestätigten Missionen gehören die Missionen Psyche, Europa Clipper, VIPER und Near Earth Objects (NEO) Surveyor. Sie sagte, dass dies diejenigen seien, die mit dem Kongress Vereinbarungen über Ausgaben und Zeitplan getroffen hätten.
Glaze sagte, dass man auch versuche, das Budget für Forschungs- und Analyseprogramme zu schonen, da Kosten gesenkt werden müssten. Sie bekräftigte Punkt A vom August, dass im Falle knapperer Bundeshaushalte die Opportunitätserklärung (AO) des New Frontiers-Programms frühestens auf 2026 verschoben würde.
Auch Discovery und SIMPLEx werden voraussichtlich erst dann angeboten, wenn diese Budgets wirklich knapp sind. Daher ist es unwahrscheinlich, dass es in den nächsten Jahren herauskommt“, sagte Glaze.
Connelly sagte, die NASA beabsichtige, bis 2024 auf die Empfehlungen des IRB-2-Berichts zu reagieren. Ende März.